本发明专利技术属于仿生微纳组装体的生物材料技术领域，提供了一种磁性复合微球自组装体的制备方法，包括：将三价无机铁源、表面活性剂分散在乙二醇中；通过水热合成一锅法制备含有Fe3O4磁性内核的磁性复合微球；组装过程为将磁性复合微球与蛋白质孵育后，置于外加磁场中磁吸，然后去除磁场重新分散，最后静置形成磁性复合微球自组装体。本发明专利技术还提供了相应的磁性复合微球、磁性复合微球自组装体及其应用。本发明专利技术的自组装体制备流程不需要更换反应体系并温和便捷，重复性好，产物结构和化学稳定性好，可以在较短时间窗口内实现组装过程的中止甚至解组装。这些特性使得该组装体在生物检测，组织工程以及细胞培养支架上具有极广的可开发的应用前景。开发的应用前景。开发的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种磁场诱导与蛋白静电作用力串联驱动的磁性复合微球自组装体及其制备方法
[0001]本专利技术属于仿生微纳组装体的生物材料
，具体涉及一种以磁性纳米颗粒
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蛋白复合物为组装单元、利用磁场诱导和蛋白静电作用力分时串联驱动形成的、具有显著长径比的微米尺度自组装体，及其制备方法。该自组装的微纳结构由超顺磁性复合颗粒及表面吸附的蛋白分子组成，因此兼具磁物理操控特性、蛋白分子的生物学效应和微纳界面等多重特性。本专利技术还包括该自组装的微纳结构的应用。
技术介绍
[0002]磁场诱导自组装是以磁性材料为单体，构筑微纳米级有序结构的一种简单便捷的手段，通过对磁场方向和磁力线分布的调控易于获得各种有序的线状组装体，应用于介观体系上材料形貌的调控，在能源，催化，环境和生物工程上应用甚广。
[0003]传统磁组装体系中，未施加外加磁场时，单一的磁性颗粒分散在介质中，彼此磁矩方向混乱，整体表现为互相抵消数值为零的宏观磁矩，在外加磁场作用下，磁性颗粒沿着磁力线的易磁化轴排布，磁偶极矩的互相排斥或吸引使得磁性颗粒定向排布，形成各向异性的链状或线状组装体结构。在这种传统的单一体系中，由于磁偶极子作用力的特性，通常从外加磁场的强度，磁性颗粒的比饱和磁化强度，分散液的粘度等参数来调控磁自组装结构(徐丹,段海宝,陆春华,等.磁场诱导自组装制备有序结构材料研究进展[J].磁性材料及器件,2015,000(004):74
‑
79.)。
[0004]为了进一步拓展磁组装体的适用场景，单一的磁性纳米颗粒体系被引入其它设计来进行改进。从组装驱动力上，除了原始的磁场诱导，通过颗粒修饰疏水嵌段，利用两相界面作用力组装的聚集簇，利用溶剂蒸发形成的团聚或二维阵列；利用特定的共价修饰磁性颗粒表面，例如修饰在颗粒表面的DNA分子的碱基互补配对，实现各向异性自组装，也不乏静电纺丝和模板原位合成等手段(陶可,窦红静,孙康.铁的氧化物纳米颗粒及其组装体的化学制备[J].化学进展,2006,18(11).)。相比上述这些体系，通过磁场诱导的组装往往能更加简便地制备一维、二维和三维有序结构，然而却很难在撤去外加磁场驱动力的情况下维持原有的形貌和取向。因此，开发一种既有磁诱导组装的优点，又不依赖于外加磁场力维持形貌结构稳定性，表面还拥有丰富的蛋白分子的组装体及其制备方法，具有显著的技术创新特点和良好的应用前景。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种既能够由磁诱导组装，又不依赖于外加磁场力维持形貌结构稳定性的组装体及其制备方法。
[0006]鉴于纳米颗粒在蛋白溶液中会吸附多层的蛋白分子形成蛋白冠层(Casals E,Pfaller T,Duschl A,et al.,Time Evolution of the Nanoparticle Protein Corona[J].Acs Nano,2010,4(7):3623
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3632.)。本专利技术提供了磁诱导和蛋白静电作用力串联驱动
的、由纳米级磁性复合颗粒形成微米尺度的各向异性组装体的制备方法，以不同表面修饰的、以顺磁性复合微球与蛋白质分子互作后的复合物作为单体，在磁场诱导和蛋白特定结构域分子间静电作用下实现自组装的三维组装体。该三维组装体由粒径80
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300nm的不同表面修饰的四氧化三铁超顺磁性复合微球作为主体，复合物中的蛋白包括人和动物血浆中常见的组分，例如纤维蛋白原，免疫球蛋白和血清白蛋白等。该自组装体为光镜下可见的微米级产物，具有显著的长径比，进一步研究发现多种细胞系中的上清提取物也可促进该自组装过程。
[0007]本专利技术首次将蛋白分子间静电作用力与外磁场的磁作用力纳入磁性纳米颗粒自组装体系，且在磁场作用力的第一步驱动之后，撤去磁场后再利用磁性复合微球表面吸附的特定蛋白分子间的作用力来调节组装体的结构稳定性和尺寸、长径比等参数。利用这种分时串联的双驱动力体系，一方面可以增加组装体的形貌结构的可调控范围，增加组装体的结构稳定性，还可以在更宽的蛋白浓度和更多种类的蛋白分子条件下制备有序的组装体，组装过程在单一的液相体系中实现，还可以为促进纳米颗粒在生理环境下形成稳定、有序的自组装体提供了一种体外的模拟方法。本专利技术涉及组装体的关键参数，整体制备流程温和便捷，重复性好，产物结构和化学稳定性好，所需蛋白试剂具有良好的生物相容性。在制备过程中，通过添加不同电荷的多聚电解质，可以在较短时间窗口内实现组装过程的中止甚至解组装。这些特性使得该组装体在生物检测，组织工程以及细胞培养支架上具有极广的可开发的应用前景，并提供了研发适用于生物体内复杂生理环境下原位形成自组装体的新思路。本专利技术在此研究基础上完成。
[0008]一方面，本专利技术提供了一种磁性复合微球自组装体的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
[0009]S1，将三价无机铁源、表面活性剂分散在乙二醇中，充分溶解；然后置于含聚四氟乙烯内胆反应釜中，在不低于200℃的高温下加热过夜，通过水热合成一锅法制备超顺磁性内核，获得Fe3O4磁性内核；
[0010]S2，将磁性复合微球置于含有蛋白质的溶液中，孵育至少5分钟；
[0011]S3，将步骤S2所得的混合物置于外加磁场中磁吸至少2分钟，撤去磁场，重新分散后静置，获得磁性复合微球自组装体。
[0012]优选的，步骤S1中，水热合成一锅法制备超顺磁性内核后，将所得的磁性内核分别用乙醇和去离子水在固磁铁存在的条件下反复洗涤。
[0013]优选的，反复洗涤是指将得到的磁性内核分散在乙醇中，超声分散5
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20min，分散在去离子水中，继续超声5
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10min，利用外加磁场磁吸分离，共洗涤3
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5次，分散在去离子水中。
[0014]优选的，步骤S1中，不低于200℃的高温是指该反应温度应当不低于200℃，例如在200
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220℃条件下加热。
[0015]所述的三价无机铁源是三价无机铁盐选自：氯化铁(FeCl)、硫酸铁(Fe(SO))、硝酸铁(Fe(NO))。例如本专利技术的一个优选例中，使用六水合氯化铁。
[0016]优选的，步骤S2中，乙醇和去离子水的混合物中加入的乙醇多于水。例如，加入的乙醇和去离子水的体积比为(2
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5)：1。
[0017]优选的，步骤S1中的表面活性剂包括但不限于下列中的一种或者几种：聚丙烯酸、
聚谷氨酸、透明质酸、聚乙烯基吡咯烷酮或者乙酸钠。
[0018]优选的，步骤S1中还在液体中添加酸碱度调节剂。例如，本专利技术的一个优选例中采用尿素作为酸碱度调节剂。
[0019]优选的，步骤S2中，含有蛋白质的溶液中蛋白质的含量0
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10mg/mL。溶液中蛋白质的含量可以比较少，但是不为0。
[0020]优选的，所述的蛋白质源自：
[0021]动物血浆中提取的各类组分的血清蛋白；
[0022]或者细胞系的培养液上清溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁性复合微球自组装体的制备方法，其特征在于，所述的制备方法依次包括以下步骤：S1，将三价无机铁盐、表面活性剂分散在含有乙二醇的液体中，充分溶解；然后置于含聚四氟乙烯内胆的反应釜中加热过夜，温度不低于200℃，通过水热合成一锅法制备超顺磁性内核，基于该内核制备获得含有Fe3O4磁性内核的磁性复合微球；S2，将磁性复合微球置于含有蛋白质的溶液中，孵育至少5分钟；S3，将步骤S2所得的混合物置于外加磁场中磁吸至少2分钟，撤去磁场，重新分散后静置10分钟以上，获得磁性复合微球自组装体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，水热合成一锅法制备超顺磁性内核后，将所得的磁性内核分别用乙醇和去离子水在固磁铁存在的条件下反复洗涤。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，反复洗涤是指将得到的磁性内核分散在乙醇中，超声分散5
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20min，分散在去离子水中，继续超声5
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10min，利用外加磁场磁吸分离，共洗涤3
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5次，分散在去离子水中。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的三价无机铁盐选自：氯化铁、硫酸铁、硝酸铁。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的表面活性剂包括但不限于下列中的一种或者几种：聚丙烯酸、聚谷氨酸、透明质酸、聚乙烯基吡咯烷酮或者乙酸钠。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中还在含有乙二醇的液体中添加酸碱度调节剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中使用尿素作为酸碱度调节剂。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，含有蛋白质的溶液中蛋白质的含量是0.05
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10mg/mL。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的蛋白质源自：动物血浆中提取的各类组分的血清蛋白；或者细胞系的培养液上清溶液中的细胞分泌因子。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，孵育时间为5
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15min。11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，根据磁场诱导与蛋白静电作用力串联驱动：先磁场作用若干分钟后，撤去磁场，然后重悬分散后，再进行蛋白作用力驱动的组装。12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，重悬分散是指，重新将沉淀吹打重悬，或者轻微超声重新分散。13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述的外加磁场选自：静磁场或动磁场，均匀或非均匀磁场。14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁性复合微球自组装体形成在适合的基底上；所述的适合的基底选自云母片、硅片、玻璃片或者塑料孔板。
15.根据权利要求1
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14中任意一项所述的制备方法，其特征在于，还包括对Fe3O4磁性内核进行修饰的步骤；对Fe3O4磁性内核进行修饰的步骤选自：使用负电表面活性剂修饰，得到含有Fe3O4磁性内核、表面为负电表面活性剂稳定的磁性纳米颗粒；或者在磁性内核颗粒表面包被一层或者多层的氧化硅壳层，得到含有Fe3O4磁性内核、表面为负电性氧化硅的磁性复合微球；对表面包被一层或...
【专利技术属性】
技术研发人员：王祎龙，裴衍柏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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